Universität zu Köln

Sprenk, Daniela (2013). Palaeoclimate and Ice-Sheet Dynamics in the Southern Ocean. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

Um zukünftige Klimaschwankungen besser zu verstehen, ist es unabdingbar erdgeschichtliche Klimaschwankungen zu untersuchen. Das Hauptziel dieser Arbeit war die Untersuchung von dekadischen bis tausendjährigen Klimaschwankungen während der letzten Glazialen und deglazialen Periode. Deswegen wurden Kernlokationen im Atlantischen Sektor des Südozeans mit hohen Sedimentationsraten von bis zu einigen Metern pro tausend Jahren untersucht. Warvierte Sedimente aus Rinnen-Rücken-Systemen der südöstlichen Weddellmeeres wurden untersucht. Dafür wurden Dünnschliffe und Radiographien angefertigt, Röntgen-Fluoreszenz-Analysen und RADIUS Partikel Analysen, sowie Warven-Zählungen vorgenommen. Die Untersuchungen lassen auf hoch-dynamische Sedimentation in den Rinnen-Rücken-Systemen schließen, welche saisonale Schwankungen einer thermohalien Strömung im Letzten Glazialen Maximum widerspiegeln. Diese stehen vermutlich in Verbindung mit Schwankungen von katabatischen Winden und damit verbundenen Küstenpolynya Aktivitäten. Spektralanalysen zeigen dekadische bis jahrhundert-jährige Oszillationen der Warven-Mächtigkeit, welche starke Ähnlichkeiten mit den Perioden von Sonnen-Zyklen zeigen, folglich wurde die Sedimentation im Arbeitsgebiet während des letzten Glazialen Maximums von zyklischen Schwankungen der Sonneneinstrahlung beeinflusst. Die Sedimentation im südöstlichen Weddellmeer deutet multiple Schwankungen des Ostantarktischen Eisschildes während des letzten Glazialen Maximums an. Untersuchungen der magnetischen Suszeptibilität von Sedimentkernen aus dem Scotiameer zeigen eine eins-zu-eins Übereinstimmung mit nssCa2+-Fluss Daten des Ostantarktischen EDML Eiskernes, welcher als sicheres Proxy für atmosphärischen Staub gilt. Diese Übereinstimmung ist also ein Indikator für atmosphärische Zirkulation als Transportmedium der magnetische Suszeptibilität, welches das Erstellen eines hoch-auflösenden Altersmodells ermöglicht. Patagonia kann als Hauptquelle von atmosphärischem Staub identifiziert werden. Biogener Opal wurde mit Hilfe der Lösungsmethode bestimmt sowie abgeleitet von Farbkomponente b*, Feuchtraumdichte, Si/Ti count ratios und Fourier-Transform-Infrarotspektroskopie (FTIRS). Alle Methoden spiegeln die generellen Trends der biogenen Opal Kurve wider, jedoch zeichnet sich FTIRS als zuverlässigste Ableitungsmethode aus. Die biogene Opalfluss Kurve von MD07-3134 ist einer der ersten kontinuierlichen Paläoproduktivitätsrecords des Südozeans für die letzten 92.500 Jahre. Sie zeigt eine relativ kompliziertes glazial-interglazial mit ausgeprägten jahrtausend-jährigen Schwankungen in der Bioproduktivität.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated abstract:	Abstract Language For a better understanding of future climate it is inevitably to study earth history and past climate changes. The objective of this thesis was to analyse seasonal-to-millennial-scale fluctuations during the last glacial and deglacial period. Therefore, core sites located in the Atlantic Sector of the Southern Ocean providing high sedimentation rates, of up to a few metres per thousand years were investigated. Varved sediments originating from channel-ridge systems in the southeastern Weddell Sea were analysed, including thin section and X-radiographs production, X-ray fluorescence-scanning, RADIUS particle analyses, and of course varve counting. The investigations reveal highly dynamic sedimentation in the channel-ridge systems, reflecting seasonal changes of the thermohaline current during the LGM possibly related to changes in katabatic winds and hence coastal polynya activity. Spectral analysis detected decadal-to-centennial-scale oscillations in varve thicknesses strongly correlating with the periods of solar cycles, therefore suggesting that solar cycles modulated sedimentation in the core site area during the LGM. Sedimentation in the southeastern Weddell Sea possibly also indicates multiple fluctuations of East Antarctic Ice Sheet during the LGM. The magnetic susceptibility record of Scotia Sea cores show a one-to-one coupling with the non-sea-salt Ca2+ flux of East Antarctic EDML ice core, a confident atmospheric dust proxy. This clearly identifies atmospheric circulation as supplier of the magnetic susceptibility signal in the Scotia Sea, and enables the establishment of a high-resolution age model. Patagonia can be identified as major dust source during the LGM. Biogenic opal was determined by leaching, as well as estimated using colour b*, wet-bulk density, Si/Ti count ratios, and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIRS). All methods can be used to detect general biogenic opal trends, thus FTIRS provides the most reliable estimation. The biogenic opal flux curve of MD07-3134 is one of the first continuous palaeoproductivity records over the last 92.5 ka for the Southern Ocean. It exhibits a relatively complicated glacial-to-interglacial pattern with large-amplitude, millennial-scale fluctuations in bioproductivity. English
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Sprenk, Daniela danielasprenk@gmail.com UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-53406
Date:	26 August 2013
Language:	English
Faculty:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences > Department of Geosciences > Institute of Geology and Mineralog
Subjects:	Natural sciences and mathematics Earth sciences
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language Palaeoclimate, Southern Ocean, Sediments, Weddell Sea, Scotia Sea, Varves, Biogenic Opal, Dust, Magnetic Susceptibility, Last Glacial Maximum, Marine Isotopic Stages, decadal-scale fluctuations English
Date of oral exam:	18 October 2013
Referee:	Name Academic Title Weber, Michael E. PD Dr. Melles, Martin Prof. Dr. Kuhn, Gerhard Dr.
Projects:	DFG SPP Antarktisforschung
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/5340